#verifiable-aggregation

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👥 作者: Harsh Kasyap, Anil Kumar Pradhan, Ugur Ilker Atmaca, Graham Cormode, Carsten Maple

联邦学习(FL)允许多个客户端协作训练机器学习模型,同时保留数据本地性,从而增强用户隐私。然而,传统的FL框架依赖中心化聚合服务器,并假设客户端是诚实但好奇的,这使其易受服务器端推理和客户端投毒攻击。先前的工作虽然探索了安全且拜占庭鲁棒的FL协议,但它们在隐私、完整性和可验证性之间存在根本性权衡,并且由于大量使用密码学原语而产生了巨大的计算和通信开销。本文提出PRoVeFL——一个新颖的模块化FL框架,兼具隐私保护、拜占庭鲁棒性和可验证聚合。PRoVeFL利用多服务器架构和多方全同态加密:每个客户端加密其本地模型更新并将加密份额分发给所有服务器。这种设计实现了混合计算模型,在严格隐私约束下将密文操作巧妙地卸载到明文域,以高效评估复杂的统计聚合规则。PRoVeFL兼容多种最先进的拜占庭鲁棒聚合算法(如Krum、Trimmed Mean、FLTrust、范数裁剪、MESAS等),并通过可验证性机制进一步增强它们,该机制仅需信任至少一个诚实服务器。我们在不同设置下进行了评估,证明了其在参数数量和参与者数量变化时的可扩展性。与先前基于分布式信任且具有可比安全性的工作Prio和ELSA相比,PRoVeFL的运行时分别提高了最多100倍和10倍。

💡 推荐理由: 该工作直接解决了联邦学习中隐私、鲁棒性与可验证性难以兼得的痛点,为安全且实用的联邦学习系统设计提供了新思路,尤其适合需要高安全保证的敏感数据场景。

🎯 建议动作: 研究跟进

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